[发明专利]一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法

说明书

本发明公开了一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法，首先建立含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度的目标函数，接着建立考虑了调频和旋转备用的含梯级水电风光水互补发电系统的约束条件，最后解出含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度的最优解集。本发明利用风光水的互补特性，促进了清洁能源并网消纳，减少了能源浪费；针对风光的间歇性、波动性问题，建立了调频约束和备用约束，通过水电机组提供自动发电控制以及正负旋转备用，保障了电力的平稳输出。

技术领域

本发明涉及一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法，属于可再生能源领域。

背景技术

环境污染和化石能源短缺使得可再生清洁能源发电备受关注。随着风能、太阳能等清洁能源装机总容量的快速增长，风力发电和太阳能发电所具有的间歇性、波动性较强、可控性差等特点，给电力系统运行调度带来了挑战。水力发电机组易实时调节，发电成本低，效率高，含梯级水电的风光水互补发电系统能充分利用流域梯级水电站群的调节性能，平抑风电、光电的不稳定性对电网的冲击，实现间歇性可再生发电资源的高效利用。

国内外已有很多学者针对如何对清洁能源并网后的发电系统进行优化调度开展了研究，但研究大多针对单一类型清洁能源发电系统的优化调度，或者重点关注了风光互补发电、风水互补发电，尚未对风光水多能互补发电系统的优化调度进行深入研究；由于风力发电和太阳能发电的不确定性，电网需要保持足够水平的备用可靠性，有学者研究由火电提供系统所需的旋转备用，但火电会造成一定程度的环境污染，如何由清洁的水电提供备用与调频尚未深入研究。

发明内容

发明目的：本发明提出一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法，提高可再生能源利用率，保障电力稳定输出。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法，包括以下步骤：

建立含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度的目标函数；

建立考虑了调频和旋转备用的含梯级水电风光水互补发电系统的约束条件；

解出含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度的最优解集。

所述目标函数为：

其中，T为总时段数，NW为风电场总数，A_w,t为t时段风电场w的弃风量，NV为光电站总数，A_v,t为t时段光电站v的弃光量，A_l,t为t时段末游水电站l弃水量，Δt为单时段长度，NH为水电站总数，V_h,T表示调度期末水电站h的蓄水量，表示水电站h初始蓄水量，r是水电站h的下游水电站索引，E_h为水电站h的下游水电站集合，θ_r是水电站r的水电转化率(MWh/10⁴m³)。w表示风电场，v表示光电站。

所述约束条件包括风电出力约束、光电出力约束、水电出力约束、发电流量约束、水量平衡约束、蓄水量约束、系统功率约束、系统调频约束和系统旋转备用约束。

所述风电出力约束为：

0≤P_w,t≤P_w,max

其中，

所述光电出力约束为：

0≤P_v,t≤P_v,max

其中，P_v,t为t时段光电站v的出力，P_v,max为光电站v的装机容量，和分别为t时段光电站v的出力上下限。